Alkoholid (3)

4

Alkoholid Metanooli molekuli mudel

… on ühendid, milles hüdroksüülrühm on seotud 1. valentsolekus süsiniku aatomiga.

Püsivatel alkoholidel ei ole ühe süsiniku aatomi juures mitut hüdroksüülrühma.

Nimetused: süsivesiniku nimetus + -ool

CH4 metaan  CH3 OH metanool ka metüülalkohol e puupiiritus
C2H5 OH etanool ka etüülalkohol e piiritus
Vajadusel näidatakse ka hüdroksüülrühma asukoht
CH3-CH(OH)-CH2-CH3 2- butanool
CH3-CH(OH)-CH(OH)-CH3 2,3-butaandiool
CH3-CH(CH3)-CH(OH)-CH3 3 - metüül-2-butanool

Füüsikalised omadused

Lihtsamad alkoholid on suhteliselt kõrgete keemistemperatuuridega ja vees hästi lahustuvad. Molekulmassi kasvuga väheneb lahustuvus kiiresti. Mitmealuselised alkoholid lahustuvad paremini, kui vastavad ühealuselised. Suhteliselt kõrged keemistemperatuurid on seotud molekulivaheliste vesiniksidemete tekkimisega ,Hea lahustuvus vesiniksidemete tekkega vee ja alkoholi vahel
R -O-- H+ …..O-H2 Vesiniksidemed mõjutavad oluliselt füüsikalisi omadusi -
aldehüüdide molekulide vahel neid pole
CH3CH2OH
On OH (või NH) side
Seega vesiniksidemed on olemas
Etanool
Alkohol
M = 46
Keeb
78,150
Lahustub vees piiramatult
CH3CHO
Pole OH (või NH) sidet, seega vesiniksidemed võimatud
Etanaal
Aldehüüd
M = 44
210
piiramatult
Homoloogilises reas muutuvad füüsikalised omadused (näiteks keemistemperatuurid) korrapäraselt Võrreldud on alkoholide ja neile vastavate aldehüüdide keemistemperatuure
(siin oli üks suht mõttetu graafik keemistemperatuuride kohta, mis võttis liiga palju ruumi – veidu)

Alkoholid ei ole alused (valemi sarnasus hüdroksiididega on petlik )

Kuna side O-H on pisut polaarsem , kui C-O, siis on isegi tõenäolisem alkoholi dissotsieerumine happelise tüübi järgi ( R-O-H  RO:- + H+) , kui aluselise tüübi kohaselt (R-O-H  R+ + :OH- ). Seega on alkoholide happelised omadused isegi tugevamad, kui aluselised , aga hapeteks pole neid ka mõtet pidada, indikaatoreid nad ei värvi ja isegi leelistega ei reageeri.

Keemilised omadused (hüdroksüülrühma reaktsioonid)

• Happelised omadused on nii nõrgad, et leelistega alkoholid ei reageeri. Leelismetallid tõrjuvad hüdroksüülrühmast vesiniku välja - tekivad alkoholaadid (alkoksiidid)
  

2CH3OH + 2Na == 2CH3ONa + H2 naatriummetanolaat
( naatriummetoksiid)alkoksiidid on alkoholilahustes tugevad alused (nagu hüdroksiidid vees, aga vesilahuses alkoksiidid lagunevad alkoholiks ja hüdroksiidiks)
Alkoksiidide abil on mugav sünteesida eetreid
CH3ONa + Br- CH2 - CH3  CH3-O- CH2 - CH3 + NaBr etüülmetüüleeter

• Vesinikhalogeniidide abil saab kogu hüdroksüülrühma asendada halogeeniga
  

CH3-CH(OH)-CH3 + HBr  CH3-CHBr-CH3 + HOH
Reaktsioon kulgeb vasakult paremale happelises keskkonnas ja paremalt vasakule aluselises keskkonnas.

• Dehüdraatimine - vee eraldamine vettsiduvate ainete ( H2SO4 ; P4O10 …)toimel
  

• molekulisisene D annab saaduseks alkeeni C3H7OH  H2O + C3H6 (propeen) Tegelikult küll enamasti saadakse alkohole alkeenide hüdreerimisel, mitte vastupidi
  
• Molekulidevaheline, kahest molekulist võetakse 1 vee molekul ja saadakse eeter
  

2C2H5OH  H2O + C2H5OC2H5 dietüüleeter (narkoosivahend) Eetrid ei tekita vesiniksidemeid ja ssetõttu lahustuvad nad halvemini ja keevad madalamatel temperatuuridel - antud juhul ~300

• Hapetega annavad alkoholid estreid, väliselt meenutab see protsess happe ja aluse vahelist reaktsiooni. Sarnasus on siiski puhtväline ja estrid pole soolad, ehk küll neid nimetatakse analoogiliselt CH3OH + HNO3 = CH3NO3 + H2O (metüülnitraat)
  

Tegelikult kulgeb protsess CH3OH + HONO2 = CH3 ONO2 + HOH
Lämmastikhappe estritest on tuntuim propüültrinitraat (nn nitroglütseriin)
kergestiplahvatav õline vedelik, mida kasutatakse südamerohuna ( laiendab veresooni). Tahke kandjaga seotud propüültrinitraati kutsutakse dünamiidiks ja ta pole nii ohtlik. Dünamiidi leiutas Alfred Nobel .

• Nitroglütseriin põleb temas sisalduva hapniku arvel , seda jääb isegi üle
  

2C3H5N3O95H2O + 3N2 + 6CO2O2Seega tekib 1 mol (227 g) plahvatamisel
7,25 mol gaase . Nende ruumala nt oleks 7,25*22,4 = 162,4 liitrit, aga plahvatusele iseloomuliku 20000 = 2273 K juures 162,4 (2273 / 273 ) = 1352 liitrit.

Redoksomadused

IV -II 0 +II +IV
CH4  CH3- OH  H – CHO  H – COOH  CO2
Metaan metanool metanaal metaanhape
( alkohol ) (aldehüüd) (karboksüülhape)
Alkoholid on eeskätt redutseerijad ja kasutatavad ka kütustena. Nende põlemissoojused mooli kohta on pisut väiksemad, kui süsivesinikel, sest nad on juba mõnevõrra oksüdeerunud. [Meie näidetes on oksüdeerumine eksotermiline ja redutseerumine endotermiline protsess]
CART sarja (endine INDY - CAR) vormelid tuhisevad igatahes puupiirituse väel -nii et vähe pole
CH3OH + 2O2 = CO2 + 2H2O. Kui te oma lahja ja magusa veini lahtiselt vedelema jätate, poeb äädikhappebakter kärmelt sisse ja oksüdeerib teie veini äädikhappeks .(Mina küll nii ei tee.)
CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O , seda võite poest osta ka, kui maitseb - laske käia.
Joodud alkohol hakkab samuti oksüdeeruma, etanoolist tekkiv etanaal (CH3CHO) põhjustab peavalu, südame pekslemist, seedehäireid ja üldse ja halba enesetunnet. Metanoolist tekkiv metanaal, aga kipub tõsiselt elu ja eriti kurjasti silmavalguse kallale.

Alkoholide süntees

Alkeenide hüdraatimine (vee liitmine kaksiksidemele). Kui kaksiksideme erinevas otsas oleva süsiniku aatomi küljes on erinev arv vesiniku aatomeid on side pisut polaarne . R - C+H == C-H2
Ja kaksikside katkeb heterolüütiliselt järgmiselt: R - C+H --- :C-H2
Hüdraatimisel läheb OH selle süsiniku juurde, mille küljes on vähem vesiniku aatomeid
R - C+H == C-H2 + H+-OH-  R - CH(OH) - CH3

Halogenoalkaanide aluseline hüdrolüüs ( hüdroksiidioon asendab halogeeni aatomi)
R-C+HCl- -R´ + Na+OH-  R-CH(OH) -R´ + Na Cl

Alkoholid tekivad veel mitmel protsessil nagu

• estrite hüdrolüüsil RCH2ONO2 + NaOH  RCH2OH + NaNO3
  

• Aldehüüdide ja karboksüülhapete redutseerimisel HCHO + H2  CH3OH
  
• Etc., etc., etc.
  

Tähtsamad alkoholid

Metanool ( metüülalkohol rahvapäraselt puupiiritus)

Väliselt väga sarnane etanoolile. Lõhn ja maitse on samad ja joove samasugune , kui etanoolijoove.
Suhteliselt pika aja jooksul kuhjuvad organismi väga mürgised ainevahetussaadused (eeskätt metanaal)
Eluohtliku mürgituse võib saada 30 g joomisel . Sage tagajärg on pimedaks jäämine.
Suur häda ongi eeskätt seotud esmaabi lootusetu hilinemisega
Saadakse põhiliselt vingugaasist ja vesinikust CO + 2H2  CH3OH. Põhimõtteliselt saab teda kivisöest või maagaasist. On üks arvestatavaid tuleviku vedelkütuse kandidaate naftavarude lõppemisel.

Etanool

"viinapiiritus" Iseloomuliku lõhnaga veega igas vahekorras segunev vedelik. Joovastava toimega
Veega segunemisel esineb kontraktsioon - ruumala vähenemine. Destileerimisel ei saa veevaba piiritust vaid ~96% nn aseotroobi . Aseotroop keeb 780 ja tema tihedus on 0,800 g/cm3.
Toidupiiritust ( kasutatakse ka meditsiinis tinktuuride valmistamiseks ja parfümeerias) valmistatakse toiduainetest.
Lühidalt võib toidupiirituse tootmise kokku võtta järgmise skeemi abil
Tärklis
(kartul, teravili)
Maltaas
(linnased)
Vees lahustuvad suhkrud
Maltoos
C12H22O11 ja
Glükoos
C6H12O6
Pärm
Käärimine
Meski
~14% piiritust
destilleerimine
Glükoosi käärimist kirjeldab järgmine võrrand
0 +IV -II
C6 H12 O6  2 C O2 + 2 CH3- CH2OH seega käärimisel süsinik osaliselt oksüdeerub (süsinikdioksiidiks) ja osaliselt redutseerub (piirituseks). Käärimissaadusi on tegelikult
palju - üks olulisemaid on veel piimhape CH3-CH(OH)-COOH
Tehnilist piiritust toodetakse ka tselluloosi hüdrolüüsil saadud glükoosist (hüdrolüüspiiritus) ja
Eteeni hüdraatimisel
Allpoolnimetataud jooke ei rektifitseerita vaid laagerdatakse n aastat tammevaadis
Brandy ( Champagne Departemangus Cognac) - viinamarjamahlast
Grappa - Viinamarja pressimisjääkidest
Rumm - Suhkruroost
Tequilla - Siniagaavi mahlast
Calvados - Õunamahlast
Slivovits - Ploomidest etc. , etc., etc. Mongolid ajavad ka piimast puskarit

Etaandiool

Magus, kuid tappev viskoosne vedelik. Seguneb hästi veega ja kasutatakse antifriiside ja piduriõlide valmistamiseks,. CH2(OH)-CH2OH

Propaantriool (glütseriin)

CH2(OH)-CH(OH)-CH2OH Magus, viskoosne vedelik. Seguneb hästi veega. Mürgine ei ole. Keemiliselt seotuna kuulub rasvade koostisse. Kasutatakse kosmeetikas nahapehmendajana.
Lämmastikhappe abil saab propüültrinitraadi (nn nitroglütseriin), mida kasutatakse südameravimina ja millest toodeti dünamiiti CH2(ONO2)-CH(ONO2)-CH2ONO2

Propaandioole kasutatakse küpsetiste värskena hoidmiseks

Ksülitool ja sorbitool on vastavalt 5- ja 6 -aatomilised alkoholid. Tahked ained mida kasutatakse magustitena.

Alkohoolsete jookide kangust väljendatakse mahuosades. 400 tähendab seda, et 40 mahuühikule aseotroobile lisatakse vett ruumalani 100 mahuühikut. Kontraktsiooni tõttu on massiosa leidmine raskendatud, kuid ligikaudu on ta 33%

Veini kääritamisel hakkab pärmiseentel paha ~14% juures ja varsti lõpetavad nad glükoosi redutseerimise sootuks. Naturaalvein ei ole üle 16% kange , pikaajalisel kääritamisel on võimalik saada ka 18% alkoholisisaldusega veine , kuid enamasti saadakse sellised kraadid piirituse lisamise teel.